中山港区表层沉积物特征分析

陈东波

摘 要：根据中山港区69个泥沙样点的表层沉积物调查结果，从粒度级配、中值粒径、分选系数、偏度等参数入手研究表层沉积物特征，分析推断底质泥沙的运动规律，给出港口航道建设建议。

关键词：表层沉积物 中值粒径 分选系数 偏度

1.前言

中山港位于珠江口伶仃洋西岸的横门内。中山港现有出海主航道为横门东水道，由横门口至淇澳岛大王角，全长24.6公里。中山港出海航道穿过横门与洪奇沥的复合拦门沙以及其它浅滩。

本文根据69个泥沙样点的试验成果，从粒级分布、中值粒径、分选系数、偏度等参数入手研究表层沉积物特征，分析推断底质泥沙的运动规律，为中山港出海航道方案设计提供参考和建议。

2.床面沙源分析与粒径划分2.1泥沙来源

研究区域位于横门、洪奇门以及蕉门口南区域，洪季时径流作用占优；枯季时，潮汐作用占优，水体含沙量在不同季节、不同动力情况下分布有所不同，既有从陆向海的悬沙输运，也有从海向陆的悬沙输运，甚至也有该水域内沉积在床面的泥沙再次起动的输运过程。不同时间、不同空间的动力沉积环境不同，泥沙输运有所差异。

2.2粒径划分

根据样品粒度级配的相似性和分布环境的相似性，研究水域表层沉积物可归并为砂（S）、砂-粘土质粉砂（S-YT）、粉砂质粘土（TY）等3大类，主要特征为：

（1）砂（FS）

主要分布于横门东支和洪奇沥汇合水道的上段，进口水道和汇合延伸段北部，表明这些区域径流动力作用强；进口浅滩北部的沉积物也是砂，这一区域既受径流作用，也受波浪作用的显著影响。

砂级含量约为34.10～99.30%，平均6 8 . 9 8%；分选很好至差（QDΦ=0.15～3.10，平均值为1.24）。

（2）砂—粘土质粉砂（S-YT）

分布在蕉门南水道尾闾浅滩、万顷沙尾浅滩、进口浅滩及其东部边缘至伶仃水道段西侧。沉积物中值粒径MDΦ=4.33～7.66Φ，平均中值粒径是6.01Φ。砂级含量为1.40～39.70%，平均含量为24.46%；粉砂含量约为36.10～59.30%，平均含量为47.13%；粘土级含量约为6.60～44.50%，平均含量为28.41。分选中等至差（QDΦ=0.99～2.50，平均值为1.90）。反映出这些区域为径流和潮流动力混控区，冬季波浪有一定的影响。

（3）粉砂质粘土（TY）

主要分布在汇合延伸段至进口浅滩的南部一带，进口水道决口扇外缘靠近伶仃水道也有小片分布。沉积物中值粒径MDΦ为7.05～8.48Φ，平均值是7.85Φ。砾石含量很低，变化在0.0～3.20%之间；砂级含量1.80～25.70%，平均为10.42%；粉砂含量33.20～50.70%，平均40.00%；粘土含量39.60～57.80%，平均含量为48.22%。分选差至很差（QDΦ=1.57～2.84，平均值为2.04）。表明这些区域明显地受到盐度层结活动造成的滞流点和絮凝作用的影响，以致组分混杂，分选差。

2.3分布特征

由于研究时间为洪季大潮，泥沙的分形特征非常明显，在中山现主航道、蕉门南出海口和进口浅滩东南、伶仃洋航道地区，受北江汛期影响，泥沙多为粗砂或砂，含量甚至占99%以上；粉砂和粘土占优势的区域有：淇澳岛以东区域，淤积严重，泥沙来源主要为潮汐和径流交接地带的絮凝，分选很差，动力作用弱，泥沙淤积严重。

3.表层沉积物粒度特征3.1 中值粒径（MDΦ）

式中φ16为累积曲线上百分含量为16%的粒径（φ值）。

表层沉积物的中值粒径可以反映沉积物搬运的平均动力水平。研究水域表层沉积物中值粒径在0.50～8.48Φ范围内，平均中值粒径为5.22Φ。研究区的沉积物MDΦ等值线分布见图1。

可以看出：

（1）横门东支和洪奇沥汇合水道上段、进口水道、进口浅滩北部等区域的中值粒径基本小于4.5Φ，为中值粒径低值区。反映横门和洪奇沥下泄径流泥沙是主要的来源，横门东支和洪奇沥汇合水道上段、进口水道的深槽径流动力强，进口浅滩北部的沉积物受波浪影响的再悬浮、搬运和分选作用比较突出。

（2）靠近伶仃航道的沉积物Φ值比离航道远的Φ值小，这是由于伶仃航道及伶仃洋西槽潮流动力强，使得表层沉积物的粒径较粗，Φ值变小。靠近伶仃水道N°22.48附近Φ值也出现一个明显的中值粒径低值区，这可能由于伶仃航道疏浚加深使得底层的老沉积砂被挖出的缘故。

（3）沉积物中值粒径在4.5～6Φ等值线围成的区域与砂-粘土质粉砂分布区相接近，反映出这些区域的动力作用较前述中值粒径低值区为弱。大于6.5Φ的等值线所围海域与粉沙质粘土相近，反映了这些区域的动力作用进一步减弱。

3.2 分选系数（QDΦ）

沉积物的分选系数（QDΦ）反映沉积物搬运动力性质、动力强弱、搬运距离及沉积环境，分选系数越大表示分选性越差。研究区的沉积物QDΦ变化于0.15～3.10，平均值为1.63。见图2。

（1）总体来看，研究水域的沉积物分选较差，大部分沉积物的分选系数在2.0-2.5之间，反映水域大部分沉积物是受径流、潮流混控作用的、分选不充分的沉积。

（2）进口水道、汇合延伸段北部深槽区的沉积物分选较好，与这一区域径流作用控制有关；进口水道向东的决口扇浅滩、进口浅滩北部的沉积物分选也较好，与波浪动力的再作用有关。

（3）汇合延伸段下段、进口浅滩东南边缘水域，因受盐度层结活动影响，是沉积物分选性相对较差的分布区域。

3.3 偏度（SKΦ）

研究水域表层沉积物偏度SKΦ变化介于-0.70～1.71之间，平均值为0.25，说明总体上是正偏，沉积物组成在粒度上集中在细颗粒部分。

表层沉积物偏度等值线（图3）分布特征与中值粒径等值线分布特征相似。反映出该水域动力分布也和依据中值粒径的分析结果一致。横门东支和洪奇沥汇合水道上段，进口水道，进口浅滩等区域的沉积物偏度为0.4～1.2之间，集中在粗端部分；而研究水域的其他区域的沉积物主要为负偏，沉积物的组成上粒度集中在细端部分。

4.航道方案建议

通过分析研究区域的表层泥沙特征，可以得出在进口浅滩北部的径流冲决扇建深水航道可行，万顷沙东南的泥沙来源主要依靠蕉门径流携带的泥沙和伶仃洋航道疏浚时的泥沙再悬浮，泥沙粒径较粗，淤积不严重。而现主航道处于进口浅滩以西以南，在径流作用消逝、潮流作用抬头的地段，淤积非常严重，多粘土，粒径非常细，这在航道的建設中是个非常不利的因素，同时，现主航道离伶仃洋主航道距离较远，在建设和疏浚方面多有不便，耗资巨大。

5.结语

中山港出海主航道建设区域表层沉积物的中值粒径、分选系数、偏度等值线分布符合性较好；在进口浅滩北部的径流冲决扇建深水航道可行。